贮氚金属薄膜源的优化与制备

为提高能量密度,以贮氚金属薄膜作为平板型β辐射伏特效应核电池的放射源。利用Materials Studio软件中的CASTEP模块计算了氚在贮存金属薄膜中的扩散速度。用MC-SET和MCNP软件模拟了氚源在钯、钪和钛三种金属薄膜中的饱和厚度,为提高放射源利用率提供参考。建立了实验室氢加载系统,可以实现在不同温度和压力下氢气向金属薄膜的扩散,制备贮氚金属薄膜。     

三层平板波导的量子理论研究

本文首次应用光线量子理论研究了三层平板介质导光问题,得到跟波动光学完全一致的结果,揭示出光在薄膜介质中传输的波粒二象性运动规律,指出薄膜介质导光的量子理论是很有发展前途的理论。     

石墨烯/TiO_2纳米棒复合光阳极薄膜

本文基于TiO_2纳米棒具有较大的比表面积和定向传输电子的能力,可降低光生电子和空穴的复合几率,进而提高DSSC的光电转换效率。由于石墨烯超低的电阻率,良好的稳定性以及优异的透光性能,期望在光阳极薄膜中引入石墨烯,提高电子传输能力。利用水热法合成长度为200~300 nm,直径为20 nm左右TiO_2纳米棒。TiO_2纳米棒与不同石墨烯质量含量复合,利用电流体动力学技术制备了呈多孔状态的石墨烯/TiO_2纳米棒复合薄膜。其中石墨烯的质量分数为3%的光阳极薄膜的DSSC的光电转换效率达4.23%,相对于无石墨烯掺杂的TiO_2纳米棒光阳极薄膜提高了36%。     

周期结构金属薄膜的奇异光学性质

二维亚波长周期结构金属薄膜具有光透过率异常增强的现象,某些情况下,这种薄膜的峰值透过率比根据传统小孔理论计算的预测值高3个量级.这种结构的金属薄膜在光印刷、近场显微镜和光子器件等方面有着广泛的应用前景,近年来引起了人们的重视.根据目前的实验研究报道,这种周期结构金属薄膜通常利用聚焦离子束刻蚀工艺来获得,器件的光学响应在可见光波段和近红外波段.利用镂空模板法制备了周期结构金属薄膜.实验表明,制得的器件在红外波段也具有透过率异常增强的现象,且利用这种方法易于获得大面积对称结构和串联结构的器件.     

轻稀土掺杂对TbFeCo材料磁光性能的影响

采用射频磁控溅射方法制备了TbFeCo非晶磁光薄膜 ,并在TbFeCo中分别引入轻稀土元素Nd、Pr和Ce ,测试了薄膜的磁光性能 ,得到磁光薄膜的克尔回线 ;并研究了薄膜成份对其磁光性能的影响 ,比较不同稀土元素的掺杂效果。结果表明 ,在TbFeCo薄膜中掺入一定量的轻稀土元素 ,可改善薄膜的磁光性能 ,提高薄膜的本征克尔角、矫顽力和矩形度。其中 ,Nd掺杂的效果最好 ,掺杂后 ,薄膜的磁光克尔角可达 0 .4 7° ,矫顽力可达 3.4× 10 5A/m。     

玻璃表面铁酸锌和掺杂铁酸锌薄膜的光催化效率和红外光谱特性

采用溶胶 凝胶法在玻璃基片上分别制备了TiO2 薄膜、掺杂 2 %ZnFe2 O4 的TiO2 薄膜和ZnFe2 O4 薄膜 ,利用紫外吸收光谱、红外吸收光谱等测试手段对薄膜的性质进行了研究 ,得到了薄膜的激发波长、光催化效率和红外吸收曲线。结果表明ZnFe2 O4 薄膜及掺杂ZnFe2 O4 的TiO2 薄膜具有较高的光催化降解性能 ,薄膜在近红外波段有较强的吸收     

用棱镜耦合法测量薄膜波导光损耗的研究

根据多模导波在薄膜波导中输时的光损耗理论，利用棱镜耦合法测量了光刻胶波导中的光损耗，并根据测量结果讨论了光刻胶的传输特性。     

溅射时间对Ni/SiO_2玻璃光衰减片衰减性能的影响

为了提高光衰减片整体的光衰减效果,采用真空磁控溅射法,利用真空磁控溅射仪制备纳米级厚度的Ni/SiO2玻璃光衰减片.利用X-射线衍射(XRD)、原子能谱、扫描电镜和722分光光度计等表征手段,研究溅射时间(5、10、15、20、25 min)对透光率、微观结构的影响.实验结果表明:当溅射工作压力为0.4Pa,溅射时间为25 min时,金属Ni在SiO2玻璃基片上形成(111)和(200)晶面取向的镀Ni薄膜;SiO2玻璃基片上沉积的薄膜平整,颗粒分布均匀、排列紧密;试样的透光率达到0.41,采用磁控溅射法制备金属Ni/SiO2玻璃复合薄膜式光衰减片满足光纤通信需求.     

粒径尺度与静电自组装薄膜结构的相关性研究

以聚乙烯亚胺(PEI)和自制的纳米SiO_2为前驱体,利用静电自组装法构造SiO_2/PEI结构生色薄膜,应用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、原子力显微镜(AFM)和成像椭圆偏振仪分析表征组装粒子的粒径与薄膜的组装过程、薄膜的表面形貌、薄膜的内部结构之间的相关性。结果表明:SiO_2/PEI薄膜的静电自组装过程中,粒子的填充行为使每层粒子间的空隙减少直至该层接近饱和,粒子的叠加行为使薄膜纵向错层增长;组装粒子的粒径越大,薄膜表面的高低起伏越明显,薄膜越粗糙;薄膜的内部结构中空气占比越大,薄膜越疏松;光的散射作用因薄膜结构的缺陷始终存在,随粒子粒径的增大,光的散射作用增强,造成薄膜颜色种类少、不均匀。     

氧气气氛对氧化铪薄膜性能的影响

在有氧和无氧气氛条件下,采用真空电子束热蒸发技术在P-Si(100)硅衬底上制备了HfO2薄膜.利用X射线光电子能谱,对薄膜的化学组分进行表 征,利用椭偏法对薄膜的膜厚和折射率进行测定,利用紫外可见光谱测量了薄膜的在200 nm～1 200 nm范围内的光透过率,并计算出其光学能隙,利用C-V测试系统对退火后薄膜的介电性能进行测试.结果表明,有氧和无氧条件下制备的薄膜中组分含量存在明显差异,相比于无氧条件下制备的薄膜,有氧条件下制备的薄膜中含有较少的铪单质,因而在可见光范围内具有较高透光率和光学能隙,较低的折射率和更优异的介电性能.     

CdS/Cu2O太阳能电池的制备及膜厚对光电性能的影响

采用水浴法和电沉积法制备CdS/Cu2O复合膜,组装成异质结薄膜太阳能电池。通过改变薄膜的厚度,测试了不同厚度的窗口层和吸收层对太阳能电池性能的影响。实验表明,在400 nm厚的CdS薄膜上沉积30次Cu2O薄膜,所获得的复合膜具有最大的填充因子FF(为0.42)和光电转换效率η(0.05%)。并通过实验发现,适当减少CdS窗口层的厚度,可以提高光的透射率,产生更多的光生载流子,提高了光电转换效率。适当增加Cu2O吸收层的厚度,可以提高光的吸收率,产生更多的光生载流子,提高了光电转换效率。     

SnO2超微粒非晶薄膜对n—Si光电效应的影响

用等离子激活化学气相沉积（ＰＥＣＶＤ）法制备了ＳｎＯ２超微粒非晶薄膜。Ｘ－光电子能谱分析结果表明ＳｎＯ２中的Ｏ／Ｓｎ经超过化学计量比。ｎ－Ｓｉ和ＳｎＯ２／ｎ－Ｓｉ的表面光电压谱显示,ＳｎＯ２薄膜的处理条件不同,光电压响应所需光强也不同。将ＳｎＯ２薄膜沉积在ｎ－Ｓｉ上,可使其光电转换效率提高３个数量级以上,并且也能使ｎ－Ｓｉ光电流和光电压有所提高。     

新型热电材料及其新应用

热电材料，由于在清洁能源、光电子探测等诸多方面有巨大的应用前景，因而受到科学上和技术上的广泛关注．最新的理论进展和若干新材料的发现，为人们提供了新的应用机会．一类新材料就是基于强关联电子系统，典型例子是过渡族金属氧化物，这类材料以前从热电材料的角度并未受到重视．我们将讨论几点最近的进展，着重讨论生长在倾斜切割衬底上薄膜的新的应用．这种情况下热电电压的产生是基于各向异性的塞贝克效应．当光辐射照射到薄膜表面时，薄膜上下表面的温差引起横向的电势差，从而可用于光、热辐射的探测．我们论证：这类探测器有很具特色的优点，宽的光谱响应，快的时间响应，同时不须施加偏压或偏流，因而十分节能．我们还讨论了几种典型材料的性能．     

等温光催化反应器模拟与优化

采用中心有限差分法分别对处于光反应控制区、过渡区和传质控制区的等温光催化反应器内的浓度分布与光强分布进行了模拟，以寻求影响等温光催化反应器设计的重要参数，对指导反应器的放大和操作条件的优化有重要意义。计算结果表明：对处于光反应控制区的体系，提高光强可以加快反应速率，增大光催化剂浓度以及选用吸光系数较小的溶剂有利于提高关键反应物的转化率。     

光电探测器薄膜生长条件及机理分析

将苝四甲酸二酐（3,4,9,10-perlenetetracrboxylic dianhydride,PTCDA）真空蒸发到无机半导体p-Si衬底上,研制的p-Si/PTCDA异质结光电探测器,对光照非常敏感,是一种响应度很高的宽带光电子元器件。讨论分析了不同的衬底制备条件制备p-Si/PTCDA异质结薄膜的情况,实验结果表明,制备过程中细微的环境变化,显著影响了器件质量,通过分析成膜质量与器件内部微观机制、能带结构、载流子输运之间的关系,确定制备异质结有机薄膜的硅晶面选择,以及衬底的温度最佳的选择范围。     

活性炭负载TiO2光催化降解甲醛

研究了活性炭负载TiO2所制得的光催化剂(TiO2/AC)对空气中甲醛光催化降解效果,考察了光照时间、TiO2负载量、空气流量对甲醛光催化降解效率的影响,讨论了TiO2/AC对甲醛的吸附性能以及吸附一定量甲醛后对其光催化效果的影响.结果表明:在活性炭表面负载TiO2后,对甲醛仍具有很强的吸附能力;光催化剂在空气中对甲醛的光催化降解效率可达94.06%;吸附甲醛后,稳定状态下甲醛光催化降解效率和新制备催化剂基本相同;在保证每次镀膜(TiO2)厚度达到300 nm的条件下,一次镀膜光催化效率高于多次镀膜;随着空气流量的增加,甲醛光催化降解效率有所提高.     

ZnO和ZnO/Au纳米流体的制备及光热转换性能

太阳能光热利用是太阳能利用的重要方面,其中,纳米流体光学特性对太阳能光热利用效率起着决定性作用。通过水热法制备不同形貌的ZnO纳米颗粒,再利用硼氢化钠还原法将Au成功还原在ZnO纳米颗粒上,制备出ZnO/Au复合纳米材料。通过SEM、XRD表征ZnO和ZnO/Au纳米粒子的形貌结构与成分。经紫外/可见/近红外吸收光谱测试表明ZnO/Au纳米流体显著提高了在可见光波段的吸收。通过光热转换实验表明,花状ZnO纳米流体的光热转换性能优于棒状ZnO纳米流体, ZnO/Au纳米流体由于Au的等离激元效应,光热转换特性增强。当浓度为1.0 mg/mL时,棒状ZnO/10%Au纳米流体光热转换效率为59%,比纯导热油纳米流体提高16%;当浓度为0.5 mg/mL时,花状ZnO/10%Au纳米流体光热转换效率为71%,比纯导热油纳米流体提高28%。     

Fe3+-TiO2/SiO2气相光催化降解乙醛反应动力学研究

用浸渍法制备了Fe^3 -TiO2／SiO2负载型光催化剂,并进行了光催化降解气相中乙醛的实验和动力学研究．结果表明,Fe^3 掺杂量(nFe3 ／nTi4)为0．5％时光催化降解乙醛的效率最高;水气的存在提高了Fe^3 -TiO2／SiO2负载型催化剂的光催化活性,但使Fe^3 -TiO2纳米粉的光催化活性降低;O2的存在使Fe^3 -TiO2纳米粉和Fe^3 -TiO2／SiO2负载型催化剂的催化活性均有所降低;光强减弱使乙醛降解率下降,反应速率与光强之间呈近似线性关系;光催化降解气相中乙醛的动力学可以用Langrauir-Hinshelwood动力学方程描述．     

脉冲激光沉积（PLD）原理及其应用

脉冲激光沉积薄膜是近年来发展起来的使用范围最广，最有希望的制膜技术。通过从激光与材料相互作用理论出发：分析了激光烧蚀材料等离子体羽辉的空间运动特征与成分分布，以LCMO为对象，对PLD系统脉冲激光沉积薄膜过程中薄膜质量与衬底温度、靶材一衬底距离、氧压、激光脉冲能量、激光频率等参数关系进行了实验研究，得出在单晶衬底上沉积LCMO薄膜的最佳实验参数。同时用XRD衍射谱和SEM分别对膜的成键情况和表面形貌作了分析，结果表明脉冲激光沉积（PLD）是一种很好的镀膜方法，所制备的膜质量较好。     

脉冲激光沉积(PLD)原理及其应用

脉冲激光沉积薄膜是近年来发展起来的使用范围最广,最有希望的制膜技术.通过从激光与材料相互作用理论出发,分析了激光烧蚀材料等离子体羽辉的空间运动特征与成分分布,以LCMO为对象,对PLD系统脉冲激光沉积薄膜过程中薄膜质量与衬底温度、靶材-衬底距离、氧压、激光脉冲能量、激光频率等参数关系进行了实验研究,得出在单晶衬底上沉积LCMO薄膜的最佳实验参数.同时用XRD衍射谱和SEM分别对膜的成键情况和表面形貌作了分析,结果表明脉冲激光沉积(PLD)是一种很好的镀膜方法,所制备的膜质量较好.